防雷教材雷电效应及其危害.docx

1、防雷教材雷电效应及其危害雷电效应及其危害雷电具有电压高、电流大、瞬时性等特点，具有巨大的能量。因此发生雷击 时，无论雷击点附近的人还是物体都会产生明显的效应作用，这些效应作用对人 体和物体会造成一定的危害。发生雷击时，雷电除了对人体产生生理效应，还会 产生光效应、热效应、冲击效应、机械效应，另外静电感应和电磁感应也会伴随 雷电流产生。在电力系统和电气设备中，雷击会造成暂态电位升高和电涌过电压, 给系统和设备带来破坏。本章在讨论雷电效应及其危害后，会进一步结合陆上和 海上风电系统的情况，分析雷电给风电系统带来的危害。2. 1雷电对人体的生理效应 2. 1. 1雷电与人类早在人类发明电和化纤之前，

2、我们的老祖宗就已经受到了雷电祸害。中国古 代传说雷电是“雷公”的杰作，这些带有神话色彩传说也体现当时的人们对于雷 电的恐惧。1752年6月的一天，美国科学家本杰明富兰克林进行了一次关于 雷电的实验，这就是著名的风筝实验。风筝实验证明了天上的雷电与人工摩擦产 生的电具有完全相同的性质，揭开了雷电的真实面纱，让人们开始重新认识雷电。然而，即使在人类认识到雷电之后，人类仍然无法完全避免雷电带来的祸害。 雷电不仅给国家和人民的财产安全带来了威胁，还会造成人身伤害。近代以来， 随着科学技术的进步和发展，人们有了更完善的防雷措施，却无法杜绝雷击事故 的发生，人体遭到雷击的例子依旧层出不穷。人体一旦受到雷击

3、，轻则可能昏迷, 重则可能直接死亡。那么，雷电究竟如何致人伤残棋至死亡？为何不同人受雷击 之后反应不同？人们究竟要怎样才能避免雷电的袭击呢？雷电虽然可怕，但是我们可以通过了解雷电对人体的作用效应，掌握科学的 防雷避雷方法，以减轻或者避免雷击的伤害。2. 1.2雷电流对人体的作用机理1 人体阻抗的组成雷击电流的大小山接触电压和人体阻抗所决定，合理地考虑人体阻抗的取值 是防雷减灾丄程设计的需要。我国一般采用弗莱贝尔加等值电路模型分析人体阻 抗，电路模型如图2所示。人体总阻抗Z山电阻分量和电容分量组成，它表现 为皮肤阻抗Zp和人体内阻抗乙的串联。皮趺电阻 皮肤电匸且图2-1弗莱贝尔加等值电路模型人体

4、内阻抗乙主要取决于电流路径，与接触面积关系不大，只有当接触面 积小到儿平方毫米数量级时，内阻抗才会增大。一般情况下，取人体内阻抗为 500G。而皮肤阻抗Zp随表面接触面积.温度、频率、潮湿程度等显著变化。人 体触电面积越大，接触电压越高，环境温度越高或者电源频率越高时皮肤阻值越 小。此外，当通电电流较大且持续时间较长，触电者的发热岀汗或皮肤炭化都会 使得皮肤阻抗值下降。当皮肤破损时，皮肤阻抗则可忽略不计。我国在制定有关接地规程时，取人体电阻的范圉为10001500G。但在涉及 到触电保安类电器的设计时，则应考虑最差情况，取人体内阻抗为500Q。大量 雷击事故研究表明，人体总阻抗一般是50010

5、00G。山于直击雷击或旁侧闪络 一般是从头或肩着雷，雷电流从人的两脚流入地面，所以这个电阻取值是合理的。 2.雷电对人体造成危害的四种方式雷电对人体造成危害的方式主要有四种：直接雳击、旁侧闪击、接触雷击和 跨步电压雷击。直接雷击：直接雳击是指闪电直接接触到人体。人是很好的导体，直接雷击 时，从头顶流经躯干到达双脚的电流最大可高达儿万到儿十万安培，并山脚底流 入大地，人无法承受这样的电流，因此被击伤，严重者其至死亡。直接雷击也可 能导致雷电假死现象，受害者有时会短暂昏迷，其至呼吸和心脏跳动也会停止， 但是并没有真正死亡。所以当雷击致假死(即停止呼吸，心脏停止跳动，但身上 未出现紫蓝色斑块或斑点)

6、时不应停止或放弃抢救。若立即对受伤者接受现场抢 救，科学地进行人工呼吸，有可能挽救伤者生命。旁侧闪击：旁侧闪击是指当雷电击中一个物体时，强大的雷电电流需要通过 物体泄放到大地。一般情况下，电流通过电阻最小的通路放电。人体的电阻很小, 如果人在被雷击中的物体附近，强大的雷电流就会击穿空气，通过低电阻的人体 流向大地，使人遭受电击。接触雷击：接触雷击是指雷击其他物体，如建筑物、大树、金属构筑物等时, 雷电流通过这些物体泄放，会产生高达儿万到儿十万伏的电压，人不小心接触到 上述物体便会发生触电。人体某部分接触到雷击物体时，雷电流便从接触点流入 人体，从另一接触点或脚底流出，造成人体伤害。接触雷击比直

7、接雷击受害要轻, 发生儿率却比直接雷击高得多。跨步电压：当雷电从云中泻放到大地，由于土壤存在电阻，雷电在进入大地 时土壤附近会形成电位场，电位山雷击中心向外呈递减趋势。当雷击发生时，如 果人的两脚所处位置电位不同，就会产生跨步电压，此时会有电流流经人的下肢, 造成人体触电。两脚间距离越大，跨步电压越大。下面用一个雷击的例子说明这儿种方式的危害。2002年7月14日，贵州罗甸县大亭乡新合村、布良村部分群众在赶集回归 途中，到大亭乡梨子坳二台坡顶的一颗大树下乘凉时，恰遇打雷下雨，雷电击中避 雨大树，将树干拦腰劈断，当场死亡2人,抢救无效死亡1人,重伤3人，轻伤3人。在“7 14”雷灾事件中，有2人

8、当场死亡，1人送往医院抢救无效死亡。当 场被击死的2人面部流血,被烧焦烧黑。据了解，当时2人均背黑大树站在树下, 受到的正是接触电压的伤害。“7 14”中有1人面部有2处烧伤，且仅有2处，其它部分没有受到伤害, 该伤害是由旁侧闪击造成的。“714”重伤者中1人大腿部大面积烧伤，而身体的其它部分没有受到伤害, 这是明显的跨步电压伤害。3 雷电对人体的伤害类型(1)心室纤维性颤动心室纤维性颤动是雷击伤害最常见的生理效应，也是电击致死的主要原因。 人的心脏有两个心室，左心室使血液流经全身，右心室使血液流经肺部，正常人 的两个心室的肌肉同时收缩或同时舒张以保证血液正常的循环流动。当雷电流流 经心肌的时

9、候，心脏正常博动的电信号便受到干扰而被打乱，心脏不再作有规律 的收缩，变成单独的以各自的速率无规则的颤动（医学上称之为纤维性颤动）， 这样心室里就不能产生足够的压力去把血液输送到全身各部。若血液循环停止， 约四分钟之内可导致死亡。一个心动周期包括产生兴奋期，兴奋扩展期和兴奋复原期。在兴奋复原期内 有一个相对较小的部分称为易损期，在这个时期内心肌纤维处于兴奋的不均匀状 态，受到足够幅度的雷击电流刺激，心室纤维发生颤动，血压降低，如果电流足 够大其至会使心脏停止供血，造成死亡。因此，电击现象发生在心动周期中的兴 奋复原期容易导致死亡。（2） 电击伤雷击电流迅速通过人体，会引起呼吸中枢麻痹，心室纤维

10、或心跳骤停，以及 致使脑组织及一些主要器官受到严重损害，出现休克或突然死亡，这种现象称为 电击伤。电击伤导致人停止呼吸可分为两种情况：当雷电流流经脑下部的呼吸中 枢时，会导致呼吸停止，这种情况不可自己恢复；当电流流经胸部时，使胸肌收 缩造成呼吸障碍，导致呼吸停止，但这种情况下，呼吸可能自己恢复。（3） 电伤闪电对人体还会产生热效应、化学效应.机械效应，伤害人体外部组织或器 官，造成电伤。与电击伤相比，电伤属于局部伤害，一般包括电烧伤、电烙印、 机械损伤等形式，受伤程度主要取决于受伤面积、受伤深度、受伤部位等因素。常见的电伤主要种类有以下儿种：电烧伤指电流通过人体产生热电效应、电生理效应、电化学

11、效应和电弧.电 火花等致人体以及皮肤、皮下组织、深层肌肉、血管、神经、骨关节和内部脏器 的广泛损伤。当一个人遭遇雷击，有瞬间脉冲电流流经人体，人体从头到脚间就 会产生很高的电位差。这样高的电压足以击穿空气，对周围与地面等电位的任何 近物发生闪络电弧，因此会造成皮肤闪弧处的灼伤。雷电流幅值越大，通过的时 间越长，人体的阻抗越小，则灼伤越为严重。人体山于躯体表面有汗或雨水导致 皮肤表面潮湿时，汗水中含有大量的盐份使得皮肤表面呈现出良好的导电特性， 山于集肤效应后，电流瞬间经过体表，没有伤及内脏，这种情况就不一定导致死 亡，但全身各部位，尤其是有钥匙、腰带等金属物的部位会留下严重的电灼伤。电烙印就是

12、人体不被直接电击，但与带电体有良好接触的情况下，在接触部 位留下的斑痕。它会使斑痕处的皮肤变硬，失去原有的弹性和光泽，表层破坏失 去知觉。皮肤金属化是山于高温电弧使周圉金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层所 形成的。金属化后的皮肤表层变得粗糙坚硬，而且因接触的金属元素不同而呈现 不同颜色，如接触铅呈现灰黄色，接触紫铜呈现绿色，接触黃铜呈现蓝绿色。金 属化后的皮肤经过一段时间能自行脱离，不会有不良后果。机械损伤就是当闪电电流作用于人体，肌肉会不山自主地剧烈收缩造成的肌 腱、皮肤、血管、神经组织断裂以及关节脱落乃至骨折等伤害。电光眼，是指发生弧光放电时，由红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害。（4）

13、其他除了上述雷击电击人体现象外八也有其他一些特殊的情况。在极少数情况下, 雷电流流经神经系统也带来意想不到的后果，如有些人会出现失忆等症状。但神 奇的是，也有人会在受到雷击后身上的顽疾不治而愈。2. 1. 3影响雷电对人体生理效应的因素1瞬间脉冲电流的大小致命电流是指在较短的时间内危及生命的最小电流。一般悄况下，通过人体 的工频电流超过50mA时，心脏就会停止跳动，发生昏迷，并出现致命的电灼伤。 50mA的电流一般被认为是致命电流。当通过人体的工频电流超过100mA时， 这样的电流短时间内足以使人致命。而雷击对人产生的生理效应中最为常见的心 室纤维性颤动程度也与电流强度相关。可见，雷电的瞬间脉

14、冲电流越大，致命的 危险越大。为了更好地理解不同的电流强度对人体的影响，可以参照下表21。表2-1电流强度对人体的影响电流强度（mA）对人体的影响50HZ交流电直流电0. 615开始有感觉，手指麻木无感觉3手指强烈麻剌、颤抖无感觉57手部痉挛热感810手部剧痛，勉强可以摆脱电源热感増多20 25手迅速麻痹.不能自主，呼吸困难于部轻微痉挛50 80呼吸麻痹，心室开始颤动于部痉挛，呼吸困难90 100呼吸麻痹，心室经2S颤动后R卩发生麻痹心脏停止跳动2闪电电流流通途径闪电电流通过人体电流通过心脏、脊椎和中枢神经等要害部位时，电击对人 体造成的伤害最为严重。因此，最危险的电流途径是从左手到胸部以及从

15、左手到 右脚。而从右手到胸部或从右手到脚、从手到手等也都是很危险的电流途径。因 为电流流经心脏会引起心室颤动而致死，电流幅值较大时候其至会使心脏即刻停 止跳动。从电流方向的角度看，电流纵向通过人体时要比横向通过人体时，更易造成 人体心室颤动，因此纵向电流危险性更大一些。除了导致人体心室颤动以外，电 流通过中枢神经系统时，会引起中枢神经系统失调而造成呼吸抑制，导致死亡； 电流通过头部，会使人昏迷，严重时会造成死亡，通过脊髄时会使人截瘫。表2-2电流途径与通过心脏的百分数电流通过人体的途径通过心脏电流的百分数（）从一只手到另一只手3.3从左手到脚6.4从右手到脚3.7从一只脚到另一只脚0.43 雳

16、电流持续时间的长短雷电流持续的时间越长，对人体造成的危害越大，原因有以下儿点：（1）111于人体发热出汗和皮肤角质层破坏等，闪电电流流过人体的时间越 长，人体电阻便逐渐降低。在闪电电压一定的情况下，会使电流增大，对人体组 织的破坏更大，后果更严重。（2） 通电时间愈长，能量积累增加，就更易引起心室颤动。（3） 在心脏搏动周期中，有约0.1秒的特定相位对电流最敬感。因此，通 电时间愈长，与该特定相位重合的可能性就愈大，引起心室颤动的可能性也越大。 4.电压的髙低电压越高，其穿透机体的能力越强，对人的危害越大。在电网中，高电压与 低电压一般以1000V为界。在高电压工程中有更加细的区分：0.22l

17、kV的为低 压，335kV的为中压,35kV以上到110kV的为高压，而220kV. 500kV, 750kV 为超高压，lOOOkV及以上的交流电压为特高压。国内日常触电事故以110380V 交流电最常见，故也以380V以上称为高压电。雷击电压一般都比较高，达到数 千伏特甚至数白万伏特，因此雷击人体造成的后果都很严重。除此之外，人体阻抗大小，电流频率高低还有人体本身状况等因素都影响闪 电对人体的生理效应。2. 2雷电的光、热、冲击波与机械效应2.2.1雷电的光效应雷电过程产生强大的闪电电流，在峰值温度高达上万度的闪电通道中，各种 气体原子和分子等粒子激发到高能级。当这些高能级的气体分子和原子

18、跃迁到低 能级时，便形成光辐射，这种光辐射通常短暂而强烈。光谱范围从紫外到红外， 利用闪电的可见光辐射可进行闪电的光谱观测，从而获得闪电的结构。常用的闪 电光谱测量仪器有窄缝光谱计、无缝闪电光谱计和光电探测器的光谱仪等。如我们所知，雷电信息快速瞬变，这给对它的测量和研究带来了很大的困难。 雷电发生、发展的随机性和瞬时性导致了利用其它测量方法难以实现对通道等离 子体诊断。因此，在闪电的物理研究中，光谱作为反映闪电放电通道内部等离子 体行为的唯一形式，一直是人们关心的课题。利用光谱观测能在一定的距离内获 取闪电通道内部的物理信息，通过对闪电光谱的分析，可以直接获得通道温度和 电子密度等反映等离子体

19、基本特性的参数；山回击通道的温度和电子密度，乂可 以推算出通道的电导率、压强、相对质量密度、电离百分率、各种离子浓度等闪 电通道物理参量，对闪电过程物理机制的研究有重要的意义。等离子体的辐射特 性，直接反映了闪电形成和发展的物理过程，也与通道中各种化学反应密切相关。闪电产生大量在近红外区域的光辐射，并且有很强的光谱线，而在近红外区 域连续辐射比较弱、分子散射也比可见光范围的弱,所以红外光谱是研究闪电通 道光谱的最好选择。而红外光谱波段的01777.4mm和NI86&3 nm也成为星载雷 电光学探测的首选谱线。前,许多学者计算的闪电通道温度是使用回击前期产 生的等离子体的特征光谱获得的，关于闪电

20、通道红外波段的光谱观测很少。而闪 电通道近红外光谱大部分是通道潼化后期的中性原子辐射产生的,它们与通道中 的各种化学反应密切相关。因此，定量分析近红外光谱也可以提供闪电的低温低 电流过程和长过程如连续电流阶段的内部信息，对闪电过程物理机制的研究有重 要的意义。2. 2. 2雷电的热效应强大的雷电流通过被雷击的物体时，会产主很高的温度而发主融化、汽化或 燃烧现象，这便是雷电的热效应。在雷电的回击过程中，雳云对地放电的峰值电 流可达10A以上,瞬间功率可达10W以上。根据焦耳定律可知，一次闪击的雷电流发出的热量Q：(2-1)Q = Ri2dt式中Q 发热量，J；i 雷电流强度，A：R一雷电流通道的

21、电阻， t一雷电流的持续时间，So山于雷电流持续的时间很短，产生的热量来不及扩散，儿乎全部都用来提升 物体的温度。雷电流在电流通路上由电流引起的温升(为：= P (2-2)me式中21 T温升，K：m通过雷电流的物体的质量，kg； c通过雷电流物体的比热容,J/kg-Ko曲式22可见，温升幅度与0成正比。由于雷电流很大，通过的时间乂短， 如果雷电击在树木或建筑物构件上，被雷击的物体瞬间将产生大量热，乂来不及 散热，以致物体内部的水分大量变成蒸汽，并迅速膨胀致爆炸，造成破坏。雷电 击中地面物体时，巨大的能量在电弧和被击中物体之间传输，雷电通道内的温度 可达30, OOOKo在如此高温的通道中如果

22、遇到易燃物质，可能会引起火灾。对于金属表面来说，燃弧电压儿乎总是不变的，山燃弧电压产生的燃弧热与 雷电流所传输的电荷成正比。如果金属体的截面积不够大，燃弧热就可以使其熔 化。一般来说，雷电的热效应所带来的瞬间局部高温可以使较小体积的金属熔化, 而对于大面积的金属就不那么明显了，这就是为什么遇到雷击的细架空明线会断 掉而避雷针却无大碍，仅仅在针的表面留下小坑点的原因。如果闪电的半峰值时 间较长，高温持续的时间较长，就会积聚更多的热量，造成严重的后果。瞬间的 高温有时还会使物体发生热击穿，而是否发生热击穿则取决于被击中物体的材 料、厚度以及雷电流的峰值和持续时间等等。因此，在设计雷电防护系统的时候

23、, 可以适当增大所有可能承载雷电流的被保护物体的截面积来减少温升，避免物体 燃烧或爆炸的危险。另外，设讣时还需要考虑到雷电的趋肤效应，因为雷电流通 过时，趋肤效应会使物体表面所达到的最大温度比直流均匀流过截面时的温度高 得多。日常生活中，苗于闪电的热效应造成易爆物品燃烧以及金属熔化、飞溅，引 起的火灾或爆炸事故不胜枚举，有时其至造成大规模或超大规模集成电路接口和 模块损坏，所以我们需要重视对闪电热效应的防护。2.2.3雷电的冲击波效应1.雷电冲击波的产生闪电的主通道是一个温度高达10410%的高温等离子区，电流通过它只 有儿十微秒，电流的幅值却高达2x104Ao据估计，平均每lcm长的闪电通道

24、上 在瞬间便可释放10勺的能量。雷电主通道可以看成是一个柱形的等离子体，在 通道内，强电流感应出的磁场对等离子柱产生一个方向向内的束缚磁压力，而随 温度迅速升高，压力迅速增大，这时等离子体要迅速向外膨胀。这时，在闪电通 道周围形成气压、介质密度、温度及速度的突变面，沿着闪电通道的径向产生巨 大的气压梯度，放电电流山大变小直至最后其磁场压力无法束缚住等离子柱体 时，闪电通道即迅速向外扩展，闪电通道成为雷电冲击波的波源。当其扩展速度 超过声速时，则可产生一个冲击波。这种冲击波与爆炸时产生的冲击波是类似的, 可以使附近的建筑物、人、动物受到破坏或损害。冲击波的强度取决于回击电流 的峰值和上升速率，其

25、破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。冲击波在大气 中传播会逐渐减弱，退化为一个声波，形成雷声。产生冲击波的同时，III于雷云 的流动，使周围空气压力形成了次声波，次声波对人、畜也有一定的伤害作用。 2.雷电冲击波的影响U前有关对闪电冲击波形成的直接观测较为困难，因此大多采用与地闪相近 似的长火花放电模拟闪电，从而研究闪电冲击波的形成。山火花放电的研究表明， 当在IpS以内，1 cm的火花通道释放的电能达01J、火花放电功率达105 106W时，会形成一次爆炸过程，同时产生冲击波，并以15km/s的速度向外 传播。模拟试验表明，在火花放电的初始阶段，火花通道的的径向扩展速成度高 达每秒儿公里，

26、同时长火花产生冲击波波阵面的超压随着与长火花通道距离的增 加而急剧减小。当离长火花通道为03m时，长火花产生冲击波波阵面的超压约 为100百帕；而当离长火花通道为3m时，它产生的超压平均仅为15白帕。图 2-2为冲击波波峰随闪电通道距离的衰减，图中给出了回击后四个不同时间通道 中超压及冲击波波峰前距离的改变，其初始线源半径0.6 mm,假定通道为对称 圆柱体，闪电脉冲电流I为：/ = /（）（严一广加） （2-3）其中，后30000A, 6/=3x104/s,归3x10/s。理论计算结果表明，闪电通道的初始半径愈小，则闪电通道电流越大，径向 扩展速度愈大。在地闪初始阶段，闪电通道的径向扩展速度

27、可达1.6km/s左右， 远大于声波的速度。地闪回击的初始阶段，可形成闪电冲击波波阵面的超高压达 一万至儿万白帕，可以在距离闪电通道儿厘米至儿米左右的周圉造成破坏。图22对于四个时间情况下压力与通道半径间的关系冲击波的强度与闪电电流的大小密切相关，而它的破坏程度与冲击波波阵面 的超压P有关。冲击波波阵面的超压P是指冲击波波阵面气压Ps与大气气压Po 的差，P值越大，造成的破坏程度也越大。当P为7xlO3Pa时，只造成玻璃震碎 等轻微破坏;当P为3.8xlO4Pa时，可使厚约20cm的厚墙遭到破坏。在强闪电 时，在闪电回击通道附近儿厘米到儿米的范初始时P可以达到10&内数量级。 在长达数千米的巨

28、型电气火花闪电正前方的冲击波，波阵面每平方厘米面积就有 高达70kg的压力,即使离电光4.5米处，也有07kg的压力。可见,雷电的冲击 波效应的影响不可轻视。2.2.4雷电的机械效应发生雷击时，雷电的机械效应所产生的破坏作用通常表现为两种形式：（1） 径向自压缩力载有电流的一段孤立导体会受到沿半径方向向内的自压缩力，这就是径向自 压缩力。在导体表面磁场强度达到每米儿兆安量级的地方，山于径向自压缩力导 体将会岀现剧烈的机械扭曲。例如，直径为5mm的导体承载峰值电流200kA, 径向自压缩力将达到1000个大气压。理论上，该压力的大小与电流大小的平方 成正比，与直径的平方成反比。当雷电击中物体，热

29、效应和径向自压缩力都会使 物体材料的屈服点降低。如果径向压缩力超过了材料的屈服点，被击中物体就会 发生形变，或者使原本组合在一起的不同材料发生剥离、分层或脱模。如果雷电 流密度非常大，径向自压缩力也会很大，再加上物体表面的束缚力因欧姆热而削 弱，巨大的径向自压缩力将会冲出物体表面，使物体发生爆炸或其他损坏。（2） 内部气压由雷电的热效应可知，雷电通道内的温度非常高，高幅值的雷电流也会产生 大量的焦耳热。当被击物中有巨大的雷电流经过时，此热量会向被击中物体内渗 透。那么原先残留于电介质（如玻璃纤维、碳素纤维混合物、砖石建筑材料等） 蜂窝状孔穴中的水分急剧蒸发为大量气体，被击物缝隙中的气体也剧烈膨

30、胀。因 而在被击物体内部会岀现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏其至发生 爆炸。（3） 电动力作用山物理学可知，在载流导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体会受到 电磁力的作用。导体受到的电磁作用力叫做电动力。这种电动力作用的时间极短, 远小于导体的机械振动周期，导体在它的作用下常出现炸裂、劈开的现象。根据 安培定律，在两根平行导线上通过相同方向的电流时，导线受到的力迫使它们有 靠拢的趋势。当雷电流很大时，山于电动力的作用，也有可能使两根导线折断。雷击中，常见树木劈裂、房屋破坏、器物爆裂爆炸等现象，这些都是雷电的 机械效应引起的。当雷击通道气圧超过十个大气压时，雷击所产生的破坏力相当

31、于数吨TNT的威力。所以我们在防雷减灾的工作建设中，应该对闪电的机械效 应给予高度的重视。2. 3雷电的静电感应与电磁感应2.3.1雷电的静电感应1雷电静电感应的产生当雷云岀现时，雷云附近的导体，如雷云下的地面和建筑物等，由于静电感 应的作用而带上与雷云电荷极性相反的电荷。这种电荷就是束缚电荷，相应的感 应电荷区域称为雷云感应电荷区或电阴影区，如图23所示。山于从雷雨云的岀现到发生雷击(主放电)所需要的时间相对于主放电过程的时间要长很多，因此 大地可以积累大量电荷。雷击发生后，雷云上所带的电荷，通过闪击与地面的异 种电荷迅速中和，云和大地之间的电场消失。但某些局部，例如一些金属物上感 应聚积的

32、电荷，山于与大地之间的电阻较大，却不能在同样短的时间内相应消失, 这样就会形成局部地区感应高电压。这种对地电压，一般称为静电感应电压。发 生雷击之后，导体上的束缚电荷变成自山电荷，向周圉流散，静电感应电压从雷 击开始随时间的推移而下降，它符合RC电路放电的规律，即：tUc = (2-4)闪=丄 CU2 (2-5)2式中Uc雷击发生后，局部高电压地区与大地之间瞬间的电压，V；U雷击发生时的瞬间电压，即初始电压，V；R一高电压局部地区对大地的散流电阻，G;C局部高电压的地区对雷云之间的电容，F；Q 局部尚电丿土地区积累的电荷量，C；t以发生闪击瞬间为零，闪击发生后延续的时间，So2 雷电静电感应的危害(1)雷电静电感应在日常生活中的危害